完美的量子门户出现在异国界面 _量子

马里兰大学帕克城——马里兰大学的研究人员获得了迄今为止最直接的证据，即量子怪癖可以使粒子穿过甚至不存在的障碍。研究结果发表在《自然》杂志6月20日的封面上，可以让工程师为未来的量子计算机、量子传感器等器件设计出更统一的组件。

新的实验是对量子隧穿的观察，这是一种更常见的量子现象的特例。在量子世界中，隧穿效应使像电子这样的粒子穿过势垒，即使它们没有足够的能量实际爬过势垒。更高的屏障通常会使这种情况更加困难，并允许更少的粒子通过。

当障碍物变得完全透明时，会出现克莱因隧道效应，从而打开一个入口，无论障碍物的高度如何，都可以通过粒子。来自纳米物理和先进材料中心、联合量子研究所和凝聚态理论中心的科学家和工程师，他们在材料科学和工程以及物理领域的任命最为引人注目。

UMD大学材料科学与工程教授、这项新研究的资深作者竹内一郎说：克莱因隧道效应最初是一种相对论效应，100多年前首次被预言。但是直到最近，你都无法观察到它。

一开始几乎不可能收集到预测克莱恩隧道效应的证据——高能量子粒子的世界接近光速。然而，在过去的几十年里，科学家们发现一些控制快速运动的量子粒子的规则也适用于在一些异常材料表面附近行进的慢速粒子。

研究人员在新的研究中使用的一种这样的材料是sa六硼化物，而mar六硼化物将在低温下成为拓扑绝缘体。在正常的绝缘体中，电子被捕获，即使施加电压也不能移动。因此，与它在金属线上自由漫游的战友不同，绝缘体中的电子不能传导电流。

拓扑绝缘体的行为类似于混合材料。在足够低的温度下，SmB6的内部是绝缘体，但表面是金属，因此电子可以自由移动。此外，电子运动的方向被锁定在一种称为自旋的固有量子属性中，它可以向上或向下取向。例如，向右移动的电子总是指向自旋向上，而向左移动的电子将指向自旋向下。

【完美的量子门户出现在异国界面】 然而，SmB6的金属表面不足以发现克莱因隧道效应。事实证明，竹内和他的同事需要将SmB6的表面转化为超导体，这种材料可以在没有任何电阻的情况下传导电流。

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